弹簧全启式安全阀排量的数值模拟与实验研究_孙耀平.pdf

1、 工程硕士学位论文 弹簧全启式安全阀排量的数值模拟与实验研究 作者姓名 孙耀平 工程领域 安全工程 校 内 指 导 教 师 郭崇志 副教授 校 外 指 导 教 师 刘伟忠 高级工程师 所在学院 机械与汽车工程学院 论 文 提 交 日 期 2015 年 1 月 Numerical Simulation and Experimental Research on Discharge Capacity of Spring Full Lift Safety Valve A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Sun Yaop

2、ing Supervisor：Prof.Guo Chongzhi South China University of Technology Guangzhou,China 分类号：分类号：TP212.9 学校代号：学校代号：10561 学学 号：号：201221003089 华南理工大学硕士学位论文 弹簧全启式安全阀排量的数值模拟与实验研究 作者姓名：孙耀平 指导教师姓名、职称：郭崇志 副教授 申请学位级别：工程硕士 工程领域名称：安全工程 论文形式：产品研发 工程设计 应用研究 工程/项目管理 调研报告 研究方向：过程装备 CAD/CAE 技术 论文提交日期：2015 年 01 月 08 日

3、 论文答辩日期：2015 年 03 月 15 日 学位授予单位：华南理工大学 学位授予日期：年 月 日 答辩委员会成员：主席：王新华 委员：陈国华 梁基照 姜立春 田震 华南理工大学 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。作者签名：f/j#子 曰 期：年Zf月8 曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

4、定，艮 P:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保在年解密后适用本授权书。保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议 的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社 全文出版和编入CNKI 中国知识资源总库，传播学位论文的全部或部分 内容。(请在以上相友框内打“V”），作者签

5、名：日期：W年冬月曰指导教师签名日期：年 4 月g 日作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编 I 摘 要 安全阀是锅炉、压力容器和压力管道等必要的安全附件。但安全阀在工作过程中会出现各种各样的故障，如整定压力发生偏差，密封面不平整，弹簧刚度过硬或软化，阀杆不对中等，从而引起严重的后果。即使超压时安全阀正常动作，如果排量不足以泄压，或者超过压力和启闭压差不能保持平衡，都会带来严重的后果。因此对安全阀性能评估技术的研究就显得尤为重要。本文采用数值模拟方法研究了安全阀开启过程性能评估技术，并用安全阀固定开高试验和瞬态开启过程试验数据进行了验证，主要内容如下：(1)采用Pro/E三维流域建模、结构化

6、网格、CEL动网格等对安全阀动态开启过程和固定开高进行CFX数值仿真，并通过试验实测数据验证了模拟的正确性。(2)首次就两种模拟方法进行了定性和定量的对比分析，发现在稳定排放阶段两者的差别较小，但在开启阶段两者的性能参数相对偏差较大；(3)首次采用定性和定量的分析方法重点对安全阀超音速临界流动进行了详细的分析，发现安全阀临界流动随着稳定开高的增加呈现一定的规律性变化，而这种变化基本上不受工况和安全阀规格的影响。在此基础上对喉部和帘面的排量进行了定量的计算和分析，并结合实际排量得到了不同开高下的排量计算方法；(4)研究了排量与开启高度的关系。得到了不同工况和不同规格的安全阀排量与不同稳定开高的拟合关系式，以及某一规格不同工况的安全阀在不同稳定开高下排量与开启阶段高度的拟合关系式，实现了通过开启高度来评估排量的方法；(5)首次通过限位装置进行同一工况不同开高下的安全阀全开启排放试验，采用位移、阀芯、升力和压力传感器等检测元件对安全阀开启排放过程的位移、压力、升力等参数进行了测试，与相应的模拟结果进行对比，发现试验值与模拟结果非常吻合，验证了模拟的准确性。试验测得不同稳定开高的排量验证了拟合